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新型CPW饋電倒S型雙頻天線

作者: 時間:2014-04-17 來源:網(wǎng)絡 收藏

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/259492.htm

1 引言

在無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)中,基于節(jié)約成本的考慮,為能在同一天線上實現(xiàn)2.402GHz—2.482GHz(IEEE802.11b/g)和5.15GHz—5.87GHz(IEEE802.11a)頻段覆蓋,雙頻或多頻天線應運而生。CPW結(jié)構(gòu)具有工作頻帶寬、單一金屬層、易于與有源設備或MMIC集成等優(yōu)點,的天線已被很多人設計應用于無線局域網(wǎng)通信。雙頻單極子,但它們共同的缺點是阻抗帶寬比較窄。文天線需要一短路探針連接地面和印刷單極子,這樣增加了設計的復雜性以及制作成本。一種的平面倒F天線(PIFA),但結(jié)構(gòu)較復雜且尺寸還是較大。

本文給出了一種新型的應用于無線局域網(wǎng)的,天線的整體結(jié)構(gòu)尺寸為20×16.5×1.6mm3。在Bluetooth/頻段內(nèi)達到頻帶工作要求,且輻射方向圖符合全向性。

2天線設計

圖1為雙頻印刷單極子天線的結(jié)構(gòu)圖。介質(zhì)基板為FR4,厚度為1.6mm,介電常數(shù)為4.4。天線的輻射單元類似于,采用CPW饋電方式。天線的結(jié)構(gòu)尺寸采用基于有限元的全波仿真軟件HFSS優(yōu)化得到。天線采用CPW饋電,CPW結(jié)構(gòu)的中心饋線尺寸Wf為2mm,槽寬g為0.2mm,剛好為標準的50W共面波導。在CPW中間信號線兩側(cè)兩個有限的地面的尺寸Lg×Wg都為8×7mm2。天線的主輻射單元是一個類似于倒S的結(jié)構(gòu),整個倒S由6條帶線組成,他們的尺寸如下表所示:

N

1

2

3

4

5

6

L(mm)

8

6.5

8.5

2.5

5.5

6.5

W(mm)

1

2

2

2.5

1.5

1

倒S離地面的距離,即l5與地面的距離S,會影響到5GHz的頻段寬度及輻射方向圖,通過HFSS優(yōu)化得到S為1mm。

倒S型天線單元有兩個不同的諧振路徑,分別為L1等于I1+I2+I3+I4和L2等于I5+I6。這兩個不同的路徑長度L1,L2分別接近2.4GHz和5.2GHz的五分之一波長。通過調(diào)節(jié)L1的長度使天線諧振于2.4GHz工作頻段,同樣的通過調(diào)節(jié)L2的長度使天線諧振于5.2GHz工作頻段。另外,通過全局優(yōu)化天線的結(jié)構(gòu)尺寸(l1,l2,l3,l4,l5,l6,S)可以改善2.4GHz和5.2GHz的頻帶寬度。通過調(diào)節(jié)l4的長度,可以有效的展寬2.4GHz頻段的寬度。通過調(diào)節(jié)S的大小,可以有效的展寬5.2GHz頻段的寬度。

(a)

(b)

(a)俯視圖(b)前視圖

圖1天線的幾何結(jié)構(gòu)圖

3實驗結(jié)果及討論

圖2為制作的天線實物。使用AgilentE5071B網(wǎng)絡分析儀天線的回波損耗進行了測量,結(jié)果如圖3所示。圖中同時給出了仿真計算曲線,可見,兩者在工作頻段內(nèi)吻合的較好。測量得到的在2.4GHz和5GHz的-10dB測量阻抗帶寬分別為22.08%(2.2GHz-2.73GHz,中心頻率為2.41GHz)和22.7%(4.65GHz-5.93GHz,中心頻率為5.65GHz)。滿足雙頻應用所需的頻段要求。

圖2實物圖

圖3天線的測量與仿真回波損耗


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